El combustible de algas , el biocombustible de algas o el aceite de algas es una alternativa a los combustibles fósiles líquidos que utilizan algas como fuente de aceites ricos en energía. Además, los combustibles de algas son una alternativa a las fuentes de biocombustibles comúnmente conocidas, como el maíz y la caña de azúcar. [1] [2] Cuando se elabora a partir de algas (macroalgas) se le puede conocer como combustible de algas o aceite de algas .
Varias empresas y agencias gubernamentales están financiando esfuerzos para reducir los costos operativos y de capital y hacer que la producción de combustible de algas sea comercialmente viable. [3] [4] Al igual que el combustible fósil, el combustible de algas libera CO
2cuando se quema, pero a diferencia de los combustibles fósiles, el combustible de algas y otros biocombustibles solo liberan CO
2Se eliminó recientemente de la atmósfera mediante la fotosíntesis a medida que crecían las algas o la planta. La crisis energética y la crisis mundial de alimentos han encendido el interés en el cultivo de algas (algas agricultura) para la fabricación de biodiesel y otros biocombustibles utilizando tierras no aptas para la agricultura. Entre las características atractivas de los combustibles de algas se encuentran que pueden cultivarse con un impacto mínimo en los recursos de agua dulce , [5] [6] pueden producirse utilizando solución salina y aguas residuales , tienen un alto punto de inflamación , [7] y son biodegradables y relativamente inofensivos para el medio ambiente si se derrama. [8] [9] Las algas cuestan más por unidad de masa que otros cultivos de biocombustibles de segunda generación debido a los altos costos operativos y de capital, [10] pero se afirma que producen entre 10 y 100 veces más combustible por unidad de área. [11] El Departamento de Energía de los Estados Unidos estima que si el combustible de algas reemplazara todo el combustible de petróleo en los Estados Unidos, requeriría 15,000 millas cuadradas (39,000 km 2 ), que es solo el 0.42% del mapa de los Estados Unidos, [12] o aproximadamente la mitad de la superficie terrestre de Maine . Esto es menos de 1 ⁄ 7 del área de maíz cosechada en los Estados Unidos en 2000. [13]
El director de la Organización de Biomasa de Algas declaró en 2010 que el combustible de algas podría alcanzar la paridad de precios con el petróleo en 2018 si se otorgan créditos fiscales a la producción . [14] Sin embargo, en 2013, Exxon Mobil Presidente y CEO Rex Tillerson dijo que después de comprometerse a gastar hasta $ 600 millones en 10 años en el desarrollo de una empresa conjunta con J. Craig Venter 's Synthetic Genomics en 2009, Exxon hacia atrás después de cuatro años (y $ 100 millones) cuando se dio cuenta de que el combustible de algas está "probablemente más lejos" que 25 años de la viabilidad comercial. [15] En 2017, Synthetic Genomics y ExxonMobil informaron sobre un gran avance en la investigación conjunta sobre biocombustibles avanzados. [16] El gran avance fue que lograron duplicar el contenido de lípidos (del 20% en su forma natural al 40-55 por ciento) en una cepa de Nannochloropsis gaditana modificada genéticamente . [17] Por otro lado, Solazyme , [18] Sapphire Energy , [19] y Algenol , [20] entre otros han comenzado la venta comercial de biocombustible de algas en 2012 y 2013, y 2015, respectivamente. Para 2017, la mayoría de los esfuerzos se habían abandonado o cambiado a otras aplicaciones, y solo quedaban unas pocas. [21]
Historia
En 1942, Harder y Von Witsch fueron los primeros en proponer el cultivo de microalgas como fuente de lípidos como alimento o combustible. [22] [23] Después de la Segunda Guerra Mundial, la investigación comenzó en los EE. UU., [24] [25] [26] Alemania, [27] Japón, [28] Inglaterra, [29] e Israel [30] sobre técnicas de cultivo y sistemas de ingeniería para el cultivo de microalgas a mayor escala, en particular especies del género Chlorella . Mientras tanto, HG Aach demostró que Chlorella pyrenoidosa podría inducirse a través de la falta de nitrógeno a acumular hasta un 70% de su peso seco en forma de lípidos. [31] Dado que la necesidad de combustible de transporte alternativo había disminuido después de la Segunda Guerra Mundial, la investigación en este momento se centró en el cultivo de algas como fuente de alimento o, en algunos casos, para el tratamiento de aguas residuales. [32]
El interés en la aplicación de algas para biocombustibles se reavivó durante el embargo de petróleo y los aumentos repentinos de los precios del petróleo de la década de 1970, lo que llevó al Departamento de Energía de EE. UU. A iniciar el Programa de especies acuáticas en 1978. [33] El Programa de especies acuáticas gastó $ 25 millones durante 18 años con el objetivo de desarrollar combustible líquido para transporte a partir de algas que tenga un precio competitivo con los combustibles derivados del petróleo. [34] El programa de investigación se centró en el cultivo de microalgas en estanques abiertos al aire libre, sistemas que son de bajo costo pero vulnerables a perturbaciones ambientales como cambios de temperatura e invasiones biológicas. Se recolectaron 3.000 cepas de algas de todo el país y se analizaron en busca de propiedades deseables como alta productividad, contenido de lípidos y tolerancia térmica, y las cepas más prometedoras se incluyeron en la colección de microalgas SERI en el Instituto de Investigación de Energía Solar (SERI) en Golden, Colorado y se utiliza para futuras investigaciones. [34] Entre los hallazgos más significativos del programa se encuentran que el crecimiento rápido y la alta producción de lípidos eran "mutuamente excluyentes", ya que el primero requería muchos nutrientes y el segundo requería pocos nutrientes. [34] El informe final sugirió que la ingeniería genética puede ser necesaria para poder superar esta y otras limitaciones naturales de las cepas de algas, y que las especies ideales pueden variar según el lugar y la estación. [34] Aunque se demostró con éxito que la producción a gran escala de algas para combustible en estanques al aire libre era factible, el programa no lo logró a un costo que sería competitivo con el petróleo, especialmente cuando los precios del petróleo se hundieron en la década de 1990. Incluso en el mejor de los casos, se estimó que el aceite de algas sin extraer costaría entre 59 y 186 dólares por barril, [34] mientras que el petróleo costaba menos de 20 dólares por barril en 1995. [33] Por lo tanto, bajo la presión presupuestaria en 1996, las especies acuáticas El programa fue abandonado. [34]
Otras contribuciones a la investigación de biocombustibles de algas provienen indirectamente de proyectos que se centran en diferentes aplicaciones de los cultivos de algas. Por ejemplo, en la década de 1990, el Instituto de Investigación de Tecnología Innovadora para la Tierra (RITE) de Japón implementó un programa de investigación con el objetivo de desarrollar sistemas para reparar el CO
2utilizando microalgas. [35] Aunque el objetivo no era la producción de energía, varios estudios producidos por RITE demostraron que las algas se pueden cultivar utilizando gases de combustión de plantas de energía como CO
2fuente, [36] [37] un desarrollo importante para la investigación de biocombustibles de algas. Otro trabajo centrado en la recolección de gas hidrógeno, metano o etanol de algas, así como suplementos nutricionales y compuestos farmacéuticos, también ha ayudado a informar la investigación sobre la producción de biocombustible a partir de algas. [32]
Tras la disolución del Programa de especies acuáticas en 1996, hubo una pausa relativa en la investigación de biocombustibles de algas. Aún así, varios proyectos fueron financiados en los EE. UU. Por el Departamento de Energía , el Departamento de Defensa , la Fundación Nacional de Ciencias , el Departamento de Agricultura , los Laboratorios Nacionales , fondos estatales y privados, así como en otros países. [33] Más recientemente, el aumento de los precios del petróleo en la década de 2000 estimuló un resurgimiento del interés en los biocombustibles de algas y la financiación federal de EE. UU. Ha aumentado, [33] se están financiando numerosos proyectos de investigación en Australia, Nueva Zelanda, Europa, Oriente Medio y otros partes del mundo, [38] y una ola de empresas privadas ha entrado en el campo [39] (ver Empresas ). En noviembre de 2012, Solazyme y Propel Fuels realizaron las primeras ventas minoristas de combustible derivado de algas, [18] y en marzo de 2013, Sapphire Energy inició las ventas comerciales de biocombustible de algas a Tesoro . [19]
Suplementos alimenticios
El aceite de algas se utiliza como fuente de suplementos de ácidos grasos en productos alimenticios, ya que contiene grasas monoinsaturadas y poliinsaturadas , en particular EPA y DHA . [40] Su contenido de DHA es aproximadamente equivalente al del aceite de pescado a base de salmón . [41] [42]
Combustibles
Las algas se pueden convertir en varios tipos de combustibles, según la técnica y la parte de las células utilizadas. El lípido o parte aceitosa de la biomasa de algas se puede extraer y convertir en biodiesel a través de un proceso similar al utilizado para cualquier otro aceite vegetal, o convertirse en una refinería en reemplazos "directos" para combustibles a base de petróleo. Alternativamente o después de la extracción de lípidos, el contenido de carbohidratos de las algas puede fermentarse en bioetanol o butanol como combustible . [43]
Biodiesel
El biodiesel es un combustible diesel derivado de lípidos animales o vegetales (aceites y grasas). Los estudios han demostrado que algunas especies de algas pueden producir el 60% o más de su peso seco en forma de aceite. [31] [34] [44] [45] [46] Debido a que las células crecen en suspensión acuosa, donde tienen un acceso más eficiente al agua, CO
2y nutrientes disueltos, las microalgas son capaces de producir grandes cantidades de biomasa y aceite utilizable en estanques de algas de alta tasa [47] o fotobiorreactores . Este aceite se puede convertir en biodiesel que podría venderse para su uso en automóviles. La producción regional de microalgas y el procesamiento en biocombustibles proporcionará beneficios económicos a las comunidades rurales. [48]
Como no tienen que producir compuestos estructurales como celulosa para hojas, tallos o raíces, y porque pueden cultivarse flotando en un medio nutritivo rico, las microalgas pueden tener tasas de crecimiento más rápidas que los cultivos terrestres. Además, pueden convertir una fracción mucho mayor de su biomasa en aceite que los cultivos convencionales, por ejemplo, 60% frente al 2-3% de la soja. [44] Se estima que el rendimiento por unidad de área de aceite de algas es de 58.700 a 136.900 L / ha / año, según el contenido de lípidos, que es de 10 a 23 veces mayor que el siguiente cultivo de mayor rendimiento, la palma aceitera, en 5950 L / ha / año. [49]
El Programa de Especies Acuáticas del Departamento de Energía de EE. UU. , 1978–1996, se centró en el biodiésel de microalgas. El informe final sugirió que el biodiesel podría ser el único método viable para producir suficiente combustible para reemplazar el uso actual de diesel en el mundo. [50] Si el biodiésel derivado de algas reemplazara la producción mundial anual de 1.100 millones de toneladas de diésel convencional, se necesitaría una masa de tierra de 57,3 millones de hectáreas, lo que sería muy favorable en comparación con otros biocombustibles. [51]
Biobutanol
El butanol se puede fabricar a partir de algas o diatomeas utilizando solo una biorrefinería alimentada por energía solar . Este combustible tiene una densidad energética 10% menor que la gasolina y mayor que la del etanol o el metanol . En la mayoría de los motores de gasolina, se puede usar butanol en lugar de gasolina sin modificaciones. En varias pruebas, el consumo de butanol es similar al de la gasolina y, cuando se mezcla con gasolina, proporciona un mejor rendimiento y resistencia a la corrosión que el etanol o el E85 . [52]
Los desechos verdes que quedan de la extracción del aceite de algas se pueden utilizar para producir butanol. Además, se ha demostrado que las bacterias del género Clostridia pueden fermentar macroalgas (algas marinas) a butanol y otros disolventes. [53] La transesterificación del aceite de algas (en biodiésel) también es posible con especies como Chaetomorpha linum , Ulva lactuca y Enteromorpha compressa ( Ulva ). [54]
Se están investigando las siguientes especies como especies adecuadas a partir de las cuales producir etanol y / o butanol : [55]
- Alaria esculenta
- Laminaria saccharina
- Palmaria palmata [56]
Biogasolina
La biogasolina es gasolina producida a partir de biomasa . Como la gasolina producida tradicionalmente, contiene entre 6 ( hexano ) y 12 ( dodecano ) átomos de carbono por molécula y puede usarse en motores de combustión interna . [57]
Biogás
El biogás está compuesto principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), con algunas trazas de sulfuro de hidrógeno , oxígeno, nitrógeno e hidrógeno . Las macroalgas tienen una alta tasa de producción de metano en comparación con la biomasa vegetal. La producción de biogás a partir de macroalgas es técnicamente más viable en comparación con otros combustibles, pero no es económicamente viable debido al alto costo de la materia prima de macroalgas. [58] Los carbohidratos y las proteínas de las microalgas se pueden convertir en biogás mediante la digestión anaeróbica, que incluye las etapas de hidrólisis, fermentación y metanogénesis. La conversión de biomasa de algas en metano puede potencialmente recuperar tanta energía como obtiene, pero es más rentable cuando el contenido de lípidos de algas es inferior al 40%. [59] La producción de biogás a partir de microalgas es relativamente baja debido a la alta proporción de proteínas en las microalgas, pero las microalgas pueden co-digerirse con productos de alta proporción C / N como el papel de desecho. [60] Otro método para producir biogás es a través de la gasificación, donde el hidrocarburo se convierte en gas de síntesis a través de una reacción de oxidación parcial a alta temperatura (típicamente 800 ° C a 1000 ° C). La gasificación se suele realizar con catalizadores. La gasificación no catalizada requiere que la temperatura sea de aproximadamente 1300 ° C. El gas de síntesis se puede quemar directamente para producir energía o utilizar un combustible en motores de turbina. También se puede utilizar como materia prima para otras producciones químicas. [61]
Metano
El metano , [62] el constituyente principal del gas natural puede ser producido a partir de algas en varios métodos, a saber, la gasificación , pirólisis y digestión anaerobia . En los métodos de gasificación y pirólisis, el metano se extrae a alta temperatura y presión. La digestión anaeróbica [63] es un método sencillo involucrado en la descomposición de las algas en componentes simples y luego transformándolas en ácidos grasos usando microbios como bacterias acidógenas, seguido de la remoción de partículas sólidas y finalmente agregando arqueas metanogénicas para liberar una mezcla de gas que contiene metano. Varios estudios han demostrado con éxito que la biomasa de microalgas se puede convertir en biogás mediante digestión anaeróbica. [64] [65] [66] [67] [68] Por lo tanto, para mejorar el balance energético general de las operaciones de cultivo de microalgas, se ha propuesto recuperar la energía contenida en la biomasa residual mediante digestión anaeróbica en metano para generar electricidad. . [69]
Etanol
El sistema Algenol que está siendo comercializado por BioFields en Puerto Libertad , Sonora , México utiliza agua de mar y gases de escape industriales para producir etanol. Porphyridium cruentum también ha demostrado ser potencialmente adecuado para la producción de etanol debido a su capacidad para acumular una gran cantidad de carbohidratos. [70]
Diésel verde
Las algas se pueden utilizar para producir " diésel verde " (también conocido como diésel renovable, hidrotratamiento de aceite vegetal [71] o diésel renovable derivado del hidrógeno) [72] mediante un proceso de refinería de hidrotratamiento que descompone las moléculas en cadenas de hidrocarburos más cortas utilizadas en los motores diésel. . [71] [73] Tiene las mismas propiedades químicas que el diesel a base de petróleo [71], lo que significa que no requiere nuevos motores, tuberías o infraestructura para su distribución y uso. Aún no se ha producido a un costo que sea competitivo con el petróleo . [72] Si bien el hidrotratamiento es actualmente la vía más común para producir hidrocarburos similares a los combustibles a través de la descarboxilación / descarbonilación, existe un proceso alternativo que ofrece una serie de ventajas importantes sobre el hidrotratamiento. En este sentido, el trabajo de Crocker et al. [74] y Lercher et al. [75] es particularmente digno de mención. Para el refinado de petróleo, se está investigando la conversión catalítica de combustibles renovables por descarboxilación . [76] Dado que el oxígeno está presente en el petróleo crudo a niveles bastante bajos, del orden del 0,5%, la desoxigenación en el refino de petróleo no es motivo de gran preocupación y no hay catalizadores específicamente formulados para el hidrotratamiento de oxigenados. Por lo tanto, uno de los desafíos técnicos críticos para hacer que el proceso de hidrodesoxigenación del aceite de algas sea económicamente viable está relacionado con la investigación y el desarrollo de catalizadores efectivos. [77] [78]
Combustible para aviones
Lufthansa y Virgin Atlantic llevaron a cabo ensayos de uso de algas como biocombustible ya en 2008, aunque hay poca evidencia de que el uso de algas sea una fuente razonable de biocombustibles para aviones. [79] En 2015, se estaba investigando el cultivo de ésteres metílicos de ácidos grasos y alquenonas de las algas Isochrysis como posible materia prima para biocombustibles a reacción . [80]
A partir de 2017, hubo pocos avances en la producción de combustible para aviones a partir de algas, y se pronosticó que solo del 3 al 5% de las necesidades de combustible podrían proporcionarse a partir de algas para 2050. [81] Además, las empresas de algas que se formaron a principios del siglo XXI como una base para una industria de biocombustibles de algas han cerrado o cambiado su desarrollo comercial hacia otros productos básicos, como cosméticos , alimentos para animales o productos derivados del petróleo. [82]
Especies
La investigación de las algas para la producción masiva de aceite se centra principalmente en las microalgas (organismos capaces de realizar la fotosíntesis que tienen menos de 0,4 mm de diámetro, incluidas las diatomeas y las cianobacterias ) frente a las macroalgas, como las algas marinas . La preferencia por las microalgas se debe en gran parte a su estructura menos compleja, tasas de crecimiento rápidas y alto contenido de aceite (para algunas especies). Sin embargo, se están realizando algunas investigaciones sobre el uso de algas marinas para biocombustibles, probablemente debido a la alta disponibilidad de este recurso. [83] [84]
A partir de 2012[actualizar]investigadores de varios lugares del mundo han comenzado a investigar las siguientes especies para determinar su idoneidad como productores de aceite en masa: [85] [86] [87]
- Botryococcus braunii
- Clorella
- Dunaliella tertiolecta
- Gracilaria
- Pleurochrysis carterae (también llamado CCMP647). [88]
- Sargazo , con 10 veces el volumen de salida de Gracilaria . [89]
La cantidad de aceite que produce cada cepa de algas varía ampliamente. Tenga en cuenta las siguientes microalgas y sus diversos rendimientos de aceite:
- Ankistrodesmus TR-87: 28–40% de peso seco
- Botryococcus braunii : 29 a 75% de peso seco
- Chlorella sp .: 29% dw
- Prototecoides de Chlorella ( autótrofos / heterótrofos ): 15 a 55% de peso seco
- Crypthecodinium cohnii : 20% de peso seco
- Cyclotella DI- 35: 42% dw
- Dunaliella tertiolecta : 36–42% de peso seco
- Hantzschia DI-160: 66% de peso seco
- Nanocloris : 31 (6-63)% en peso seco
- Nanocloropsis : 46 (31-68)% en peso seco
- Nannocloropsis y biocombustibles
- Neochloris oleoabundans : 35 a 54 % de peso seco
- Nitzschia TR-114: 28–50% de peso seco
- Phaeodactylum tricornutum : 31% dw
- Scenedesmus TR-84: 45% dw
- Esquizoquitrio 50-77% de peso seco [90]
- Stichococcus : 33 (9–59)% de peso seco
- Tetraselmis suecica : 15–32% dw
- Thalassiosira pseudonana : (21–31)% dw
Además, debido a su alta tasa de crecimiento, Ulva [91] ha sido investigado como combustible para su uso en el ciclo SOFT (SOFT significa Solar Oxygen Fuel Turbine), un sistema de generación de energía de ciclo cerrado adecuado para su uso en regiones áridas y subtropicales. [92]
Otras especies utilizadas incluyen Clostridium saccharoperbutylacetonicum , [93] Sargassum , Gracilaria , Prymnesium parvum y Euglena gracilis . [94]
Nutrientes e insumos para el crecimiento
La luz es lo que las algas necesitan principalmente para crecer, ya que es el factor más limitante. Muchas empresas están invirtiendo para desarrollar sistemas y tecnologías para proporcionar luz artificial. Uno de ellos es OriginOil que ha desarrollado un Helix BioReactorTM que cuenta con un eje vertical giratorio con luces de baja energía dispuestas en un patrón de hélice. [95] La temperatura del agua también influye en las tasas metabólicas y reproductivas de las algas. Aunque la mayoría de las algas crecen a un ritmo bajo cuando la temperatura del agua desciende, la biomasa de las comunidades de algas puede aumentar debido a la ausencia de organismos de pastoreo. [95] Los modestos aumentos en la velocidad de la corriente de agua también pueden afectar las tasas de crecimiento de algas, ya que la tasa de absorción de nutrientes y la difusión de la capa límite aumentan con la velocidad de la corriente. [95]
Además de la luz y el agua, el fósforo, el nitrógeno y ciertos micronutrientes también son útiles y esenciales en el crecimiento de algas. El nitrógeno y el fósforo son los dos nutrientes más importantes necesarios para la productividad de las algas, pero también se necesitan otros nutrientes como el carbono y la sílice. [96] De los nutrientes necesarios, el fósforo es uno de los más esenciales, ya que se utiliza en numerosos procesos metabólicos. Se analizó la microalga D. tertiolecta para ver qué nutriente afecta más su crecimiento. [97] Las concentraciones de fósforo (P), hierro (Fe), cobalto (Co), zinc (Zn), manganeso (Mn) y molibdeno (Mo), magnesio (Mg), calcio (Ca), silicio (Si) y las concentraciones de azufre (S) se midieron diariamente usando análisis de plasma acoplado inductivamente (ICP). Entre todos estos elementos que se midieron, el fósforo resultó en la disminución más dramática, con una reducción del 84% en el transcurso del cultivo. [97] Este resultado indica que el fósforo, en forma de fosfato, es requerido en grandes cantidades por todos los organismos para el metabolismo.
Hay dos medios de enriquecimiento que se han utilizado ampliamente para cultivar la mayoría de las especies de algas: el medio Walne y el medio Guillard's F / 2 . [98] Estas soluciones de nutrientes disponibles comercialmente pueden reducir el tiempo de preparación de todos los nutrientes necesarios para el cultivo de algas. Sin embargo, debido a su complejidad en el proceso de generación y alto costo, no se utilizan para operaciones de cultivo a gran escala. [98] Por lo tanto, los medios de enriquecimiento utilizados para la producción masiva de algas contienen solo los nutrientes más importantes con fertilizantes de grado agrícola en lugar de fertilizantes de laboratorio. [98]
Cultivo
Las algas crecen mucho más rápido que los cultivos alimentarios y pueden producir cientos de veces más aceite por unidad de área que los cultivos convencionales como la colza, las palmas, la soja o la jatrofa . [49] Como las algas tienen un ciclo de recolección de 1 a 10 días, su cultivo permite varias cosechas en un período de tiempo muy corto, una estrategia que difiere de la asociada con los cultivos anuales. [45] Además, las algas pueden cultivarse en tierras no aptas para cultivos terrestres, incluidas tierras áridas y tierras con suelos excesivamente salinos, lo que minimiza la competencia con la agricultura. [99] La mayor parte de la investigación sobre el cultivo de algas se ha centrado en el cultivo de algas en fotobiorreactores limpios pero costosos , o en estanques abiertos, que son baratos de mantener pero propensos a la contaminación. [100]
Sistema de circuito cerrado
La falta de equipos y estructuras necesarios para comenzar a cultivar algas en grandes cantidades ha inhibido la producción masiva generalizada de algas para la producción de biocombustible. El objetivo es aprovechar al máximo los procesos agrícolas y el hardware existentes. [101]
Los sistemas cerrados (no expuestos al aire libre) evitan el problema de contaminación por otros organismos introducidos por el aire. El problema de un sistema cerrado es encontrar una fuente barata de CO estéril
2. Varios experimentadores han encontrado el CO
2de una chimenea funciona bien para el cultivo de algas. [102] [103] Por razones de economía, algunos expertos piensan que el cultivo de algas para biocombustibles deberá realizarse como parte de la cogeneración , donde puede aprovechar el calor residual y ayudar a absorber la contaminación. [104] [105]
Para producir microalgas a gran escala en un ambiente controlado usando el sistema PBR, se deben considerar bien estrategias tales como guías de luz, rociadores y materiales de construcción PBR requeridos. [106]
Fotobiorreactores
La mayoría de las empresas que buscan algas como fuente de biocombustibles bombean agua rica en nutrientes a través de tubos de vidrio de borosilicato o plástico (llamados " biorreactores ") que están expuestos a la luz solar (y los llamados fotobiorreactores o PBR).
Ejecutar un PBR es más difícil que usar un estanque abierto y más costoso, pero puede proporcionar un mayor nivel de control y productividad. [45] Además, un fotobiorreactor puede integrarse en un sistema de cogeneración de circuito cerrado mucho más fácilmente que los estanques u otros métodos.
Estanque abierto
Los sistemas de estanques abiertos consisten en estanques simples en el suelo, que a menudo se mezclan con una rueda de paletas. Estos sistemas tienen requisitos de energía, costos operativos y costos de capital bajos en comparación con los sistemas fotobiorreactores de circuito cerrado. [107] Casi todos los productores comerciales de algas para productos de algas de alto valor utilizan sistemas de estanques abiertos. [108]
Depurador de césped
El depurador de algas es un sistema diseñado principalmente para limpiar nutrientes y contaminantes del agua utilizando céspedes de algas. ATS imita los céspedes de algas de un arrecife de coral natural al absorber agua rica en nutrientes de corrientes de desechos o fuentes de agua natural y presionarla sobre una superficie inclinada. [109] Esta superficie está recubierta con una membrana de plástico rugosa o una pantalla, que permite que las esporas de algas naturales se asienten y colonicen la superficie. Una vez que las algas se han establecido, se pueden recolectar cada 5 a 15 días, [110] y pueden producir 18 toneladas métricas de biomasa de algas por hectárea por año. [111] A diferencia de otros métodos, que se centran principalmente en una única especie de algas de alto rendimiento, este método se centra en los policultivos de algas de origen natural. Como tal, el contenido de lípidos de las algas en un sistema ATS suele ser menor, lo que lo hace más adecuado para un producto combustible fermentado, como etanol, metano o butanol. [111] Por el contrario, las algas recolectadas podrían tratarse con un proceso de licuefacción hidrotermal , lo que haría posible la producción de biodiésel, gasolina y combustible para aviones. [112]
Hay tres ventajas principales de ATS sobre otros sistemas. La primera ventaja es una mayor productividad documentada sobre los sistemas de estanques abiertos. [113] La segunda es la reducción de los costes de explotación y producción de combustible. El tercero es la eliminación de los problemas de contaminación debido a la dependencia de especies de algas naturales. Los costos proyectados para la producción de energía en un sistema ATS son $ 0,75 / kg, en comparación con un fotobiorreactor que costaría $ 3,50 / kg. [111] Además, debido al hecho de que el propósito principal de los ETA es eliminar nutrientes y contaminantes del agua, y se ha demostrado que estos costos son más bajos que otros métodos de eliminación de nutrientes, esto puede incentivar el uso de esta tecnología para la eliminación de nutrientes. la eliminación como función principal, con la producción de biocombustible como un beneficio adicional. [114]
Producción de combustible
Después de cosechar las algas, la biomasa se procesa típicamente en una serie de pasos, que pueden diferir según la especie y el producto deseado; esta es un área activa de investigación [45] y también es el cuello de botella de esta tecnología: el costo de extracción es mayor que los obtenidos. Una de las soluciones es utilizar alimentadores de filtro para "comerlos". Los animales mejorados pueden proporcionar tanto alimentos como combustibles. Un método alternativo para extraer las algas es cultivarlas con tipos específicos de hongos. Esto provoca la biofloculación de las algas lo que permite una extracción más fácil. [115]
Deshidración
A menudo, las algas se deshidratan y luego se usa un solvente como el hexano para extraer compuestos ricos en energía como los triglicéridos del material seco. [1] Luego, los compuestos extraídos se pueden procesar en combustible utilizando procedimientos industriales estándar. Por ejemplo, los triglicéridos extraídos se hacen reaccionar con metanol para crear biodiésel mediante transesterificación . [1] La composición única de ácidos grasos de cada especie influye en la calidad del biodiésel resultante y, por lo tanto, debe tenerse en cuenta al seleccionar especies de algas como materia prima. [45]
Licuefacción hidrotermal
Un enfoque alternativo llamado licuefacción hidrotermal emplea un proceso continuo que somete las algas húmedas recolectadas a altas temperaturas y presiones: 350 ° C (662 ° F) y 3,000 libras por pulgada cuadrada (21,000 kPa). [116] [117] [118]
Los productos incluyen petróleo crudo, que se puede refinar aún más en combustible de aviación, gasolina o combustible diesel mediante uno o varios procesos de mejora. [119] El proceso de prueba convirtió entre el 50 y el 70 por ciento del carbono de las algas en combustible. Otros productos incluyen agua limpia, gas combustible y nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio. [116]
Nutrientes
Los nutrientes como el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K) son importantes para el crecimiento de las plantas y son partes esenciales de los fertilizantes. La sílice y el hierro, así como varios oligoelementos, también pueden considerarse nutrientes marinos importantes, ya que la falta de uno puede limitar el crecimiento o la productividad en un área. [120]
Dióxido de carbono
CO burbujeante
2a través de los sistemas de cultivo de algas puede aumentar considerablemente la productividad y el rendimiento (hasta un punto de saturación). Normalmente, alrededor de 1,8 toneladas de CO2se utilizará por tonelada de biomasa de algas (seca) producida, aunque esto varía según la especie de alga. [121] La destilería Glenturret en Perthshire percolado CO2elaborado durante la destilación del whisky a través de un biorreactor de microalgas. Cada tonelada de microalgas absorbe dos toneladas de CO
2. Scottish Bioenergy, que dirige el proyecto, vende las microalgas como alimento de alto valor proteico para la pesca . En el futuro, utilizarán los residuos de algas para producir energía renovable a través de la digestión anaeróbica . [122]
Nitrógeno
El nitrógeno es un sustrato valioso que se puede utilizar en el crecimiento de algas. Se pueden utilizar diversas fuentes de nitrógeno como nutriente para las algas, con distintas capacidades. Se encontró que el nitrato es la fuente preferida de nitrógeno, en lo que respecta a la cantidad de biomasa cultivada. La urea es una fuente fácilmente disponible que muestra resultados comparables, lo que la convierte en un sustituto económico de la fuente de nitrógeno en el cultivo de algas a gran escala. [123] A pesar del claro aumento en el crecimiento en comparación con un medio sin nitrógeno, se ha demostrado que las alteraciones en los niveles de nitrógeno afectan el contenido de lípidos dentro de las células de las algas. En un estudio [124], la privación de nitrógeno durante 72 horas provocó que el contenido total de ácidos grasos (por célula) aumentara 2,4 veces. El 65% de los ácidos grasos totales se esterificaron a triacilglicéridos en cuerpos oleosos, en comparación con el cultivo inicial, lo que indica que las células de las algas utilizaron síntesis de novo de ácidos grasos. Es vital que el contenido de lípidos en las células de las algas sea en cantidad lo suficientemente alta, mientras se mantienen los tiempos de división celular adecuados, por lo que se están investigando los parámetros que pueden maximizar ambos.
Aguas residuales
Una posible fuente de nutrientes son las aguas residuales del tratamiento de aguas residuales, escorrentías agrícolas o de llanuras aluviales, todos los principales contaminantes y riesgos para la salud en la actualidad. Sin embargo, estas aguas residuales no pueden alimentar a las algas directamente y primero deben ser procesadas por bacterias, a través de la digestión anaeróbica . Si el agua residual no se procesa antes de que llegue a las algas, contaminará las algas en el reactor y, como mínimo, matará gran parte de la cepa de algas deseada. En las instalaciones de biogás , los desechos orgánicos a menudo se convierten en una mezcla de dióxido de carbono, metano y fertilizante orgánico. El fertilizante orgánico que sale del digestor es líquido y casi apto para el crecimiento de algas, pero primero debe limpiarse y esterilizarse. [125]
Se recomienda firmemente la utilización de aguas residuales y aguas del océano en lugar de agua dulce debido al continuo agotamiento de los recursos de agua dulce. Sin embargo, los metales pesados, los metales traza y otros contaminantes en las aguas residuales pueden disminuir la capacidad de las células para producir lípidos de forma biosintética y también afectar a varios otros trabajos en la maquinaria de las células. Lo mismo ocurre con el agua del océano, pero los contaminantes se encuentran en diferentes concentraciones. Por lo tanto, el fertilizante de grado agrícola es la fuente preferida de nutrientes, pero los metales pesados son nuevamente un problema, especialmente para las cepas de algas que son susceptibles a estos metales. En los sistemas de estanques abiertos, el uso de cepas de algas que pueden lidiar con altas concentraciones de metales pesados podría evitar que otros organismos infesten estos sistemas. [99] En algunos casos, incluso se ha demostrado que las cepas de algas pueden eliminar más del 90% del níquel y zinc de las aguas residuales industriales en períodos de tiempo relativamente cortos. [126]
Impacto medioambiental
En comparación con los cultivos de biocombustibles terrestres como el maíz o la soja, la producción de microalgas da como resultado una huella de tierra mucho menos significativa debido a la mayor productividad de aceite de las microalgas que todos los demás cultivos oleaginosos. [127] Las algas también pueden cultivarse en tierras marginales inútiles para cultivos ordinarios y con bajo valor de conservación, y pueden utilizar agua de acuíferos salados que no es útil para la agricultura ni para beber. [104] [128] Las algas también pueden crecer en la superficie del océano en bolsas o pantallas flotantes. [129] Por lo tanto, las microalgas podrían proporcionar una fuente de energía limpia con poco impacto en el suministro de agua y alimentos adecuados o en la conservación de la biodiversidad. [130] El cultivo de algas tampoco requiere subvenciones externas de insecticidas o herbicidas, lo que elimina cualquier riesgo de generar corrientes de residuos de plaguicidas asociados. Además, los biocombustibles de algas son mucho menos tóxicos y se degradan mucho más fácilmente que los combustibles derivados del petróleo. [131] [132] [133] Sin embargo, debido a la naturaleza inflamable de cualquier combustible combustible, existe la posibilidad de que se produzcan algunos peligros ambientales si se enciende o se derrama, como puede ocurrir en el descarrilamiento de un tren o una fuga en una tubería. [134] Este peligro se reduce en comparación con los combustibles fósiles, debido a la capacidad de los biocombustibles de algas para producirse de una manera mucho más localizada, y debido a la menor toxicidad en general, pero el peligro sigue ahí. Por lo tanto, los biocombustibles de algas deben tratarse de manera similar a los combustibles derivados del petróleo en el transporte y uso, con suficientes medidas de seguridad en todo momento.
Los estudios han determinado que la sustitución de los combustibles fósiles por fuentes de energía renovables, como los biocombustibles, tiene la capacidad de reducir el CO
2emisiones hasta en un 80%. [135] Un sistema basado en algas podría capturar aproximadamente el 80% del CO
2emitida por una planta de energía cuando hay luz solar disponible. Aunque este CO
2más tarde se liberará a la atmósfera cuando se queme el combustible, este CO
2habría entrado en la atmósfera independientemente. [128] La posibilidad de reducir el CO total
2Por lo tanto, las emisiones radica en la prevención de la liberación de CO
2de combustibles fósiles. Además, en comparación con combustibles como el diesel y el petróleo, e incluso en comparación con otras fuentes de biocombustibles, la producción y combustión de biocombustible de algas no produce óxidos de azufre ni óxidos nitrosos, y produce una cantidad reducida de monóxido de carbono, hidrocarburos no quemados y reducción emisión de otros contaminantes nocivos. [136] Dado que las fuentes vegetales terrestres de producción de biocombustible simplemente no tienen la capacidad de producción para satisfacer las necesidades energéticas actuales, las microalgas pueden ser una de las únicas opciones para abordar la sustitución completa de los combustibles fósiles.
La producción de microalgas también incluye la capacidad de utilizar residuos salinos o residuos de CO
2arroyos como fuente de energía. Esto abre una nueva estrategia para producir biocombustible junto con el tratamiento de aguas residuales, al tiempo que se puede producir agua limpia como subproducto. [136] Cuando se utiliza en un biorreactor de microalgas, las microalgas recolectadas capturan cantidades significativas de compuestos orgánicos, así como contaminantes de metales pesados absorbidos de las corrientes de aguas residuales que de otro modo se descargarían directamente en las aguas superficiales y subterráneas. [127] Además, este proceso también permite la recuperación de fósforo de los desechos, que es un elemento esencial pero escaso en la naturaleza, cuyas reservas se estima que se han agotado en los últimos 50 años. [137] Otra posibilidad es el uso de sistemas de producción de algas para limpiar la contaminación de fuentes difusas, en un sistema conocido como depurador de césped de algas (ATS). Se ha demostrado que esto reduce los niveles de nitrógeno y fósforo en ríos y otros grandes cuerpos de agua afectados por la eutrofización, y se están construyendo sistemas que serán capaces de procesar hasta 110 millones de litros de agua por día. Los ATS también se pueden utilizar para tratar la contaminación de fuentes puntuales, como las aguas residuales mencionadas anteriormente, o en el tratamiento de efluentes de ganado. [111] [138] [139]
Policultivos
Casi toda la investigación en biocombustibles de algas se ha centrado en el cultivo de una sola especie, o monocultivos, de microalgas. Sin embargo, la teoría ecológica y los estudios empíricos han demostrado que los policultivos de plantas y algas, es decir, grupos de múltiples especies, tienden a producir mayores rendimientos que los monocultivos. [140] [141] [142] [143] Los experimentos también han demostrado que las comunidades microbianas acuáticas más diversas tienden a ser más estables a lo largo del tiempo que las comunidades menos diversas. [144] [145] [146] [147] Estudios recientes encontraron que los policultivos de microalgas producían rendimientos de lípidos significativamente más altos que los monocultivos. [148] [149] Los policultivos también tienden a ser más resistentes a los brotes de plagas y enfermedades, así como a la invasión de otras plantas o algas. [150] Por lo tanto, el cultivo de microalgas en policultivo puede no solo aumentar los rendimientos y la estabilidad de los rendimientos de biocombustible, sino también reducir el impacto ambiental de una industria de biocombustibles de algas. [130]
Viabilidad económica
Es evidente que existe una demanda de producción de biocombustible sostenible, pero el que se utilice un biocombustible en particular no depende en última instancia de la sostenibilidad sino de la rentabilidad. Por lo tanto, la investigación se centra en reducir el costo de la producción de biocombustible de algas hasta el punto en que pueda competir con el petróleo convencional. [45] [151] La producción de varios productos a partir de algas se ha mencionado [ palabras de comadreja ] como el factor más importante para que la producción de algas sea económicamente viable. Otros factores son la mejora de la eficiencia de conversión de energía solar en biomasa (actualmente del 3%, pero teóricamente se puede alcanzar del 5 al 7% [152] ) y facilitar la extracción de aceite de las algas. [153]
En un informe de 2007 [45] se derivó una fórmula estimando el costo del aceite de algas para que sea un sustituto viable del diesel de petróleo:
- C (aceite de algas) = 25,9 × 10 −3 C (petróleo)
donde: C (aceite de algas) es el precio del aceite de microalgas en dólares por galón y C (petróleo) es el precio del petróleo crudo en dólares por barril. Esta ecuación asume que el aceite de algas tiene aproximadamente el 80% del valor energético calórico del petróleo crudo. [154]
Con la tecnología actual disponible, se estima que el costo de producción de biomasa de microalgas es de $ 2.95 / kg para fotobiorreactores y $ 3.80 / kg para estanques abiertos. Estas estimaciones asumen que el dióxido de carbono está disponible sin costo alguno. [155] Si la capacidad de producción anual de biomasa se incrementa a 10.000 toneladas, el costo de producción por kilogramo se reduce a aproximadamente $ 0,47 y $ 0,60, respectivamente. Suponiendo que la biomasa contiene 30% de aceite en peso, el costo de la biomasa para proporcionar un litro de aceite sería de aproximadamente $ 1,40 ($ 5,30 / gal) y $ 1,81 ($ 6,85 / gal) para fotobiorreactores y canales, respectivamente. Se estima que el petróleo recuperado de la biomasa de menor costo producida en fotobiorreactores cuesta $ 2.80 / L, asumiendo que el proceso de recuperación contribuye en un 50% al costo del petróleo recuperado final. [45] Si los proyectos de algas existentes pueden lograr objetivos de precios de producción de biodiesel de menos de $ 1 por galón, Estados Unidos puede lograr su objetivo de reemplazar hasta el 20% de los combustibles de transporte para 2020 mediante el uso de combustibles ambiental y económicamente sostenibles de la producción de algas. [156]
Mientras que los problemas técnicos, como la recolección, están siendo abordados con éxito por la industria, muchos consideran que la alta inversión inicial de las instalaciones de conversión de algas en biocombustibles es un obstáculo importante para el éxito de esta tecnología. Solo unos pocos estudios sobre la viabilidad económica están disponibles públicamente y, a menudo, deben basarse en los pocos datos (a menudo solo estimaciones de ingeniería) disponibles en el dominio público. Dmitrov [157] examinó la de GreenFuels fotobiorreactor y estima que las algas de aceite sólo sería competitiva a un precio del petróleo de $ 800 por barril. Un estudio de Alabi et al. [158] examinaron canales, fotobiorreactores y fermentadores anaeróbicos para producir biocombustibles a partir de algas y encontraron que los fotobiorreactores son demasiado caros para producir biocombustibles. Las canalizaciones pueden ser rentables en climas cálidos con muy bajos costos de mano de obra, y los fermentadores pueden volverse rentables después de importantes mejoras en el proceso. El grupo descubrió que el costo de capital, el costo laboral y los costos operativos (fertilizantes, electricidad, etc.) por sí mismos son demasiado altos para que los biocombustibles de algas sean competitivos en costos con los combustibles convencionales. Otros autores encontraron resultados similares, [159] [160] [161] sugiriendo que a menos que se encuentren nuevas formas más baratas de aprovechar las algas para la producción de biocombustibles, su gran potencial técnico nunca será económicamente accesible. Recientemente, Rodrigo E. Teixeira [162] demostró una nueva reacción y propuso un proceso para recolectar y extraer materias primas para la producción de biocombustibles y químicos que requiere una fracción de la energía de los métodos actuales, mientras se extraen todos los componentes celulares.
Uso de subproductos
Muchos de los subproductos producidos en el procesamiento de microalgas pueden usarse en diversas aplicaciones, muchas de las cuales tienen una historia de producción más larga que el biocombustible de algas. Algunos de los productos que no se utilizan en la producción de biocombustibles incluyen tintes y pigmentos naturales, antioxidantes y otros compuestos bioactivos de alto valor. [100] [163] [164] Estos productos químicos y el exceso de biomasa han encontrado numerosos usos en otras industrias. Por ejemplo, los tintes y aceites han encontrado un lugar en los cosméticos, comúnmente como agentes espesantes y aglutinantes. [165] Los descubrimientos dentro de la industria farmacéutica incluyen antibióticos y antifúngicos derivados de microalgas, así como productos naturales para la salud, cuya popularidad ha ido creciendo en las últimas décadas. Por ejemplo, la espirulina contiene numerosas grasas poliinsaturadas (Omega 3 y 6), aminoácidos y vitaminas [166] , así como pigmentos que pueden ser beneficiosos, como el betacaroteno y la clorofila. [167]
Ventajas
Facilidad de crecimiento
Una de las principales ventajas del uso de microalgas como materia prima en comparación con los cultivos más tradicionales es que se pueden cultivar mucho más fácilmente. [168] Las algas pueden cultivarse en tierras que no se considerarían adecuadas para el crecimiento de los cultivos de uso regular. [100] Además de esto, se ha demostrado que las aguas residuales que normalmente obstaculizarían el crecimiento de las plantas son muy eficaces para el crecimiento de algas. [168] Debido a esto, las algas pueden cultivarse sin ocupar tierra cultivable que de otro modo se utilizaría para producir cultivos alimentarios, y los mejores recursos pueden reservarse para la producción normal de cultivos. Las microalgas también requieren menos recursos para crecer y se necesita poca atención, lo que permite que el crecimiento y cultivo de algas sea un proceso muy pasivo. [100]
Impacto en la comida
Muchas materias primas tradicionales para el biodiésel, como el maíz y la palma, también se utilizan como alimento para el ganado en las granjas, así como una valiosa fuente de alimento para los seres humanos. Debido a esto, su uso como biocombustible reduce la cantidad de alimentos disponibles para ambos, lo que resulta en un mayor costo tanto para los alimentos como para el combustible producido. El uso de algas como fuente de biodiésel puede aliviar este problema de varias formas. En primer lugar, las algas no se utilizan como fuente de alimento principal para los seres humanos, lo que significa que se pueden utilizar únicamente como combustible y tendría poco impacto en la industria alimentaria. [169] En segundo lugar, muchos de los extractos de productos de desecho producidos durante el procesamiento de algas para biocombustible pueden utilizarse como pienso suficiente para los animales. Esta es una forma eficaz de minimizar el desperdicio y una alternativa mucho más barata a los piensos más tradicionales a base de maíz o cereales. [170]
Minimalización de residuos
También se ha demostrado que el cultivo de algas como fuente de biocombustible tiene numerosos beneficios ambientales y se ha presentado como una alternativa mucho más respetuosa con el medio ambiente que los biocombustibles actuales. Por un lado, puede utilizar la escorrentía, el agua contaminada con fertilizantes y otros nutrientes que son un subproducto de la agricultura, como su principal fuente de agua y nutrientes. [168] Debido a esto, evita que esta agua contaminada se mezcle con los lagos y ríos que actualmente abastecen nuestra agua potable. Además de esto, el amoníaco, los nitratos y los fosfatos que normalmente harían que el agua no fuera segura, en realidad sirven como nutrientes excelentes para las algas, lo que significa que se necesitan menos recursos para hacer crecer las algas. [100] Muchas especies de algas que se utilizan en la producción de biodiesel son excelentes biofijadores, lo que significa que son capaces de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera para utilizarlo como una forma de energía para ellos mismos. Debido a esto, han encontrado uso en la industria como una forma de tratar los gases de combustión y reducir las emisiones de GEI. [100]
Desventaja
Alto requerimiento de agua
El proceso de cultivo de microalgas requiere mucha agua. Los estudios del ciclo de vida estimaron que la producción de 1 litro de biodiesel a base de microalgas requiere entre 607 y 1944 litros de agua. [171]
Viabilidad comercial
El biodiésel de algas sigue siendo una tecnología bastante nueva. A pesar de que la investigación comenzó hace más de 30 años, se suspendió a mediados de la década de 1990, principalmente debido a la falta de financiamiento y al costo del petróleo relativamente bajo. [38] Durante los años siguientes, los biocombustibles de algas recibieron poca atención; no fue hasta el pico de gasolina de principios de la década de 2000 que finalmente tuvo una revitalización en la búsqueda de fuentes alternativas de combustible. [38] Si bien existe la tecnología para cosechar y convertir las algas en una fuente utilizable de biodiesel, todavía no se ha implementado a una escala lo suficientemente grande como para satisfacer las necesidades energéticas actuales. Se necesitarán más investigaciones para hacer que la producción de biocombustibles de algas sea más eficiente, y en este punto actualmente está siendo reprimida por los grupos de presión en apoyo de biocombustibles alternativos, como los producidos a partir de maíz y granos. [38] En 2013, Exxon Mobil Presidente y CEO Rex Tillerson dijo que después de cometer originalmente para gastar hasta $ 600 millones de dólares en el desarrollo de una empresa conjunta con J. Craig Venter 's Synthetic Genomics , algas es 'probablemente más' que "25 años lejos "de la viabilidad comercial, [15] aunque Solazyme [18] y Sapphire Energy [19] ya iniciaron ventas comerciales a pequeña escala en 2012 y 2013, respectivamente. Para 2017, la mayoría de los esfuerzos se habían abandonado o cambiado a otras aplicaciones, y solo quedaban unas pocas. [21] Se espera que, debido a las economías de escala y la mecanización, el precio de los costos de producción de combustible de algas marinas aún pueda reducirse hasta en un 100%. [172]
Estabilidad
El biodiésel producido a partir del procesamiento de microalgas se diferencia de otras formas de biodiésel en el contenido de grasas poliinsaturadas. [168] Las grasas poliinsaturadas son conocidas por su capacidad para retener la fluidez a temperaturas más bajas. Si bien esto puede parecer una ventaja en la producción durante las temperaturas más frías del invierno, las grasas poliinsaturadas dan como resultado una menor estabilidad durante las temperaturas estacionales regulares. [169]
Investigar
Proyectos actuales
Estados Unidos
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. Para la investigación y el desarrollo de energía renovable y eficiencia energética. Este programa está involucrado en la producción de energías renovables y eficiencia energética. Una de sus divisiones más actuales es el programa de biomasa que se dedica a la caracterización de biomasa, tecnologías de conversión bioquímica y termoquímica en conjunto con la ingeniería y análisis de procesos de biomasa. El programa tiene como objetivo producir tecnologías energéticamente eficientes, rentables y respetuosas con el medio ambiente que apoyen las economías rurales, reduzcan la dependencia de las naciones del petróleo y mejoren la calidad del aire. [173]
En la Institución Oceanográfica Woods Hole y la Institución Oceanográfica Harbour Branch, las aguas residuales de fuentes domésticas e industriales contienen compuestos orgánicos ricos que se utilizan para acelerar el crecimiento de algas. [43] El Departamento de Ingeniería Biológica y Agrícola de la Universidad de Georgia está explorando la producción de biomasa de microalgas utilizando aguas residuales industriales. [174] Algaewheel , con sede en Indianápolis , Indiana, presentó una propuesta para construir una instalación en Cedar Lake, Indiana que utiliza algas para tratar aguas residuales municipales , utilizando el subproducto de lodo para producir biocombustible. [175] [176] Algae Systems , una empresa con sede en Daphne, Alabama, está siguiendo un enfoque similar . [177]
Sapphire Energy (San Diego) ha producido crudo verde a partir de algas.
Solazyme ( South San Francisco, California ) ha producido un combustible adecuado para propulsar aviones a reacción a partir de algas. [178]
La estación de investigación marina en Ketch Harbour, Nueva Escocia , ha estado involucrada en el cultivo de algas durante 50 años. El Consejo Nacional de Investigación (Canadá) (NRC) y el Programa Nacional de Subproductos han proporcionado $ 5 millones para financiar este proyecto. El objetivo del programa ha sido construir una planta piloto de cultivo de 50 000 litros en la instalación portuaria de Ketch. La estación ha estado involucrada en evaluar la mejor manera de cultivar algas para biocombustible y está involucrada en la investigación de la utilización de numerosas especies de algas en regiones de América del Norte. NRC ha unido fuerzas con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Colorado y los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México. [173]
Europa
Las universidades del Reino Unido que están trabajando en la producción de aceite a partir de algas incluyen: Universidad de Manchester , Universidad de Sheffield , Universidad de Glasgow , Universidad de Brighton , Universidad de Cambridge , University College London , Imperial College London , Cranfield University y Newcastle University . En España, también es relevante la investigación llevada a cabo por el CSIC 's Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (microalgas Biotecnología Grupo, Sevilla ). [179]
La Asociación Europea de Biomasa de Algas (EABA) es la asociación europea que representa tanto a la investigación como a la industria en el campo de las tecnologías de las algas, actualmente con 79 miembros. La asociación tiene su sede en Florencia, Italia. El objetivo general de la EABA es promover el intercambio mutuo y la cooperación en el campo de la producción y el uso de biomasa, incluidos los usos de biocombustibles y todos los demás usos. Su objetivo es crear, desarrollar y mantener la solidaridad y los vínculos entre sus miembros y defender sus intereses a nivel europeo e internacional. Su principal objetivo es actuar como catalizador para fomentar sinergias entre científicos, industriales y tomadores de decisiones para promover el desarrollo de la investigación, la tecnología y las capacidades industriales en el campo de las Algas.
CMCL innovations y la Universidad de Cambridge están llevando a cabo un estudio de diseño detallado de una planta C-FAST [180] (combustibles negativos de carbono derivados de tecnologías solares y de algas). El objetivo principal es diseñar una planta piloto que pueda demostrar la producción de combustibles de hidrocarburos (incluidos el diésel y la gasolina) como portadores de energía y materias primas sostenibles con carbono negativo para la industria de productos químicos. Este proyecto informará en junio de 2013.
Ucrania planea producir biocombustible utilizando un tipo especial de algas. [181]
El Proyecto Clúster de Algas de la Comisión Europea , financiado a través del Séptimo Programa Marco , se compone de tres proyectos de biocombustible de algas, cada uno de los cuales busca diseñar y construir una instalación de biocombustible de algas diferente que cubre 10ha de tierra. Los proyectos son BIOFAT, All-Gas e InteSusAl. [182]
Dado que se pueden producir varios combustibles y productos químicos a partir de algas, se ha sugerido investigar la viabilidad de varios procesos de producción (extracción / separación convencional, licuefacción hidrotermal, gasificación y pirólisis) para su aplicación en una biorrefinería de algas integrada. [183]
India
Reliance Industries, en colaboración con Algenol , EE.UU., encargó un proyecto piloto para producir bioaceite de algas en el año 2014. [184] La espirulina, que es un alga rica en proteínas, se ha cultivado comercialmente en la India. Las algas se utilizan en la India para tratar las aguas residuales en estanques de oxidación naturales / abiertos. Esto reduce la demanda biológica de oxígeno (DBO) de las aguas residuales y también proporciona biomasa de algas que se puede convertir en combustible. [185]
Otro
La Organización de Biomasa de Algas (ABO) [186] es una organización sin fines de lucro cuya misión es "promover el desarrollo de mercados comerciales viables para productos básicos renovables y sostenibles derivados de las algas".
La Asociación Nacional de Algas (NAA) es una organización sin fines de lucro de investigadores de algas, empresas productoras de algas y la comunidad inversora que comparten el objetivo de comercializar aceite de algas como materia prima alternativa para los mercados de biocombustibles. La NAA brinda a sus miembros un foro para evaluar de manera eficiente varias tecnologías de algas en busca de oportunidades potenciales de empresas en etapas iniciales.
Pond Biofuels Inc. [187] en Ontario, Canadá, tiene una planta piloto en funcionamiento en la que las algas se cultivan directamente a partir de las emisiones de las chimeneas de una planta de cemento y se secan con calor residual. [105] En mayo de 2013, Pond Biofuels anunció una asociación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá y Canadian Natural Resources Limited para construir una biorrefinería de algas a escala de demostración en un sitio de arenas petrolíferas cerca de Bonnyville, Alberta. [188]
Ocean Nutrition Canada en Halifax, Nueva Escocia, Canadá, ha encontrado una nueva cepa de algas que parece capaz de producir aceite a una tasa 60 veces mayor que otros tipos de algas que se utilizan para la generación de biocombustibles. [189]
VG Energy, una subsidiaria de Viral Genetics Incorporated, [190] afirma haber descubierto un nuevo método para aumentar la producción de lípidos de algas al interrumpir las vías metabólicas que de otro modo desviarían la energía fotosintética hacia la producción de carbohidratos. Usando estas técnicas, la compañía afirma que la producción de lípidos podría incrementarse varias veces, lo que podría hacer que los biocombustibles de algas sean competitivos en costos con los combustibles fósiles existentes.
Patrick C. Kangas ha puesto a prueba la producción de algas a partir de la descarga de agua caliente de una planta de energía nuclear en la estación de energía nuclear Peach Bottom , propiedad de Exelon Corporation. Este proceso aprovecha la temperatura relativamente alta del agua para mantener el crecimiento de algas incluso durante los meses de invierno. [191]
Empresas como Sapphire Energy y Bio Solar Cells [192] están utilizando la ingeniería genética para hacer que la producción de combustible de algas sea más eficiente. Según Klein Lankhorst de Bio Solar Cells, la ingeniería genética podría mejorar enormemente la eficiencia del combustible de las algas, ya que las algas pueden modificarse para construir solo cadenas de carbono cortas en lugar de cadenas largas de carbohidratos. [193] Sapphire Energy también utiliza mutaciones inducidas químicamente para producir algas adecuadas para su uso como cultivo. [194]
Algunos intereses comerciales en sistemas de cultivo de algas a gran escala buscan vincularse con las infraestructuras existentes, como fábricas de cemento, [105] centrales eléctricas de carbón o instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Este enfoque convierte los desechos en recursos para proporcionar las materias primas, CO
2y nutrientes, para el sistema. [195]
El Consorcio Internacional de Investigación sobre Márgenes Continentales de la Universidad Jacobs de Bremen está realizando un estudio de viabilidad utilizando microalgas marinas en un fotobiorreactor . [196]
El Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad Ateneo de Manila en Filipinas está trabajando en la producción de biocombustible a partir de una especie local de algas. [197]
Ingeniería genética
Se han utilizado algas de ingeniería genética para aumentar la producción de lípidos o las tasas de crecimiento. La investigación actual en ingeniería genética incluye la introducción o eliminación de enzimas . En 2007 Oswald et al. introdujo una monoterpeno sintasa de albahaca dulce en Saccharomyces cerevisiae , una cepa de levadura . [198] Esta monoterpeno sintasa en particular causa la síntesis de novo de grandes cantidades de geraniol , mientras que también lo secreta al medio. El geraniol es un componente principal en el aceite de rosa , aceite de palmarosa y aceite de citronela , así como en los aceites esenciales, lo que lo convierte en una fuente viable de triacilglicéridos para la producción de biodiesel. [199]
La enzima ADP-glucosa pirofosforilasa es vital en la producción de almidón, pero no tiene conexión con la síntesis de lípidos. La eliminación de esta enzima dio como resultado el mutante sta6, que mostró un mayor contenido de lípidos. Después de 18 horas de crecimiento en medio deficiente en nitrógeno, los mutantes sta6 tenían una media de 17 ng de triacilglicéridos / 1000 células, en comparación con 10 ng / 1000 células en las células WT. Este aumento en la producción de lípidos se atribuyó a la reasignación de recursos intracelulares, ya que las algas desviaron energía de la producción de almidón. [200]
En 2013, los investigadores utilizaron una "eliminación" de enzimas reductoras de grasa (lipasa / fosfolipasa / aciltransferasa multifuncionales) para aumentar los lípidos (aceites) sin comprometer el crecimiento. El estudio también introdujo un proceso de selección eficiente. Las cepas knockdown que expresan antisentido 1A6 y 1B1 contenían un contenido de lípidos 2,4 y 3,3 veces mayor durante el crecimiento exponencial, y un contenido de lípidos 4,1 y 3,2 veces mayor después de 40 h de inanición de silicio. [201] [202]
En 2014, Ecover anunció un producto de lavandería, elaborado a partir de aceite de algas cuyas algas fueron modificadas genéticamente. [203]
Programas de financiación
Se han creado numerosos programas de Financiamiento con el objetivo de promover el uso de Energías Renovables. En Canadá, la iniciativa de capital de biocombustibles de ecoAgricultura (ecoABC) proporciona 25 millones de dólares por proyecto para ayudar a los agricultores a construir y ampliar una instalación de producción de combustibles renovables. El programa tiene $ 186 millones reservados para estos proyectos. El programa de desarrollo sostenible (SDTC) también ha aplicado $ 500 millones durante 8 años para ayudar con la construcción de combustibles renovables de próxima generación. Además, durante los dos últimos años se han puesto a disposición 10 millones de dólares para la investigación y el análisis de combustibles renovables [204]
En Europa, el Séptimo Programa Marco (7PM) es el principal instrumento para financiar la investigación. Asimismo, el NER 300 es un portal no oficial e independiente dedicado a proyectos de energía renovable e integración a la red. Otro programa incluye el programa Horizonte 2020 , que comenzará el 1 de enero y reunirá el programa marco y otra financiación comunitaria para la investigación y la innovación en un nuevo sistema de financiación integrado [205]
La American NBB 's programa de Desarrollo de materia prima se dirige a la producción de algas en el horizonte para expandir el material disponible para el biodiesel de una manera sostenible. [206]
Políticas internacionales
Canadá
Se han implementado numerosas políticas desde la crisis del petróleo de 1975 con el fin de promover el uso de combustibles renovables en los Estados Unidos, Canadá y Europa. En Canadá, estos incluyeron la implementación de impuestos especiales que exoneran al propano y al gas natural, que se extendió al etanol elaborado a partir de biomasa y metanol en 1992. El gobierno federal también anunció su estrategia de combustibles renovables en 2006, que proponía cuatro componentes: aumentar la disponibilidad de combustibles renovables a través de regulación, apoyando la expansión de la producción canadiense de combustibles renovables, ayudando a los agricultores a aprovechar nuevas oportunidades en este sector y acelerando la comercialización de nuevas tecnologías. Estos mandatos fueron rápidamente seguidos por las provincias canadienses:
BC introdujo un requisito de 5% de etanol y 5% de diesel renovable que entró en vigencia en enero de 2010. También introdujo un requisito de combustible bajo en carbono para 2012 a 2020.
Alberta introdujo un requisito de 5% de etanol y 2% de diesel renovable implementado en abril de 2011. La provincia también introdujo un requisito mínimo de reducción de emisiones de GEI del 25% para los combustibles renovables calificados.
Saskatchewan implementó un requisito de diesel renovable del 2% en 2009. [207]
Además, en 2006, el gobierno federal canadiense anunció su compromiso de utilizar su poder adquisitivo para fomentar la industria de los biocombustibles. La sección tres de la ley de combustibles alternativos de 2006 establece que cuando sea económicamente viable hacerlo, el 75% de todos los organismos federales y corporaciones de la corona serán vehículos de motor. [204]
El Consejo Nacional de Investigación de Canadá ha establecido la investigación sobre la Conversión de Carbono de Algas como uno de sus programas insignia. [208] Como parte de este programa, la NRC anunció en mayo de 2013 que se asociaría con Canadian Natural Resources Limited y Pond Biofuels para construir una biorrefinería de algas a escala de demostración cerca de Bonnyville, Alberta. [188]
Estados Unidos
Las políticas en los Estados Unidos han incluido una disminución en los subsidios proporcionados por los gobiernos federal y estatal a la industria petrolera, que generalmente han incluido $ 2,84 mil millones. Esto es más de lo que realmente se reserva para la industria de los biocombustibles. La medida fue discutida en el G20 en Pittsburgh, donde los líderes acordaron que " los subsidios ineficientes a los combustibles fósiles fomentan el consumo derrochador, reducen nuestra seguridad energética, impiden la inversión en fuentes limpias y socavan los esfuerzos para hacer frente a la amenaza del cambio climático". Si se cumple este compromiso y se eliminan las subvenciones, se creará un mercado más justo en el que puedan competir los biocombustibles de algas. En 2010, la Cámara de Representantes de EE. UU. Aprobó una legislación que busca dar paridad a los biocombustibles a base de algas con los biocombustibles de celulosa en los programas de crédito fiscal federal. La ley de promoción de combustibles renovables a base de algas (HR 4168) se implementó para dar a los proyectos de biocombustibles acceso a un crédito fiscal de producción de $ 1.01 por galón y un 50% de depreciación adicional para la propiedad de la planta de biocombustible. El gobierno de los EE. UU. También introdujo la Ley de combustible nacional para mejorar la seguridad nacional implementada en 2011. Esta política constituye una enmienda a la ley federal de propiedad y servicios administrativos de 1949 y las disposiciones de defensa federal para extender a 15 el número de años que el Departamento de El contrato multianual de Defensa (DOD) puede celebrarse en el caso de la compra de biocombustible avanzado. Los programas federales y del Departamento de Defensa suelen estar limitados a un período de 5 años [209]
Otro
La Unión Europea (UE) también ha respondido cuadriplicando los créditos para biocombustibles de algas de segunda generación, que se estableció como una enmienda a las Directivas sobre biocombustibles y calidad de los combustibles [205]
Compañías
Dado que el biocombustible de algas es una alternativa relativamente nueva a los productos convencionales del petróleo, deja numerosas oportunidades para avances drásticos en todos los aspectos de la tecnología. La producción de biocombustible de algas aún no es un reemplazo rentable de la gasolina, pero las alteraciones de las metodologías actuales pueden cambiar esto. Los dos objetivos más comunes para los avances son el medio de crecimiento (estanque abierto frente a fotobiorreactor) y los métodos para eliminar los componentes intracelulares de las algas. A continuación se muestran las empresas que actualmente están innovando en tecnologías de biocombustibles de algas.
Biocombustibles Algenol
Fundada en 2006, Algenol Biofuels es una empresa mundial de biotecnología industrial que comercializa su tecnología patentada de algas para la producción de etanol y otros combustibles. Con sede en el suroeste de Florida, la tecnología patentada de Algenol permite la producción de los cuatro combustibles más importantes (etanol, gasolina, jet y combustible diesel) utilizando algas patentadas, luz solar, dióxido de carbono y agua salada por alrededor de $ 1.27 por galón y a niveles de producción de 8 000 galones totales de combustible líquido por acre por año. La tecnología de Algenol produce altos rendimientos y se basa en fotobiorreactores patentados y técnicas posteriores patentadas para la producción de combustible de bajo costo utilizando dióxido de carbono de fuentes industriales. [210] La compañía originalmente tenía la intención de producir comercialmente para 2014, pero se retrasó cuando el gobernador de Florida, Rick Scott, firmó un proyecto de ley en 2013 que elimina el mandato del estado de un mínimo de 10% de etanol en la gasolina comercial. [211] Esto hizo que el director ejecutivo de Algenol, Paul Woods, desechara un plan para una planta de 500 millones de dólares para producir cantidades comerciales de biocombustibles de algas y buscar otros lugares de trabajo. Actualmente, Algenol es socio de la Oficina de Tecnologías de Bioenergía del Departamento de Energía de EE. UU., Y en 2015 comenzó las ventas comerciales a menor escala de mezclas de etanol E15 y E85 a Protec Fuel, un distribuidor de combustible con sede en Florida. [212]
Producción de mármol azul
Blue Marble Production es una empresa con sede en Seattle que se dedica a eliminar las algas del agua infestada de algas. Esto a su vez limpia el medio ambiente y le permite a esta empresa producir biocombustible. En lugar de centrarse únicamente en la producción masiva de algas, esta empresa se centra en qué hacer con los subproductos. Esta empresa recicla casi el 100% de su agua mediante ósmosis inversa, ahorrando alrededor de 26 000 galones de agua cada mes. Esta agua luego se bombea de nuevo a su sistema. El gas producido como subproducto de las algas también se reciclará colocándolo en un sistema fotobiorreactor que contiene múltiples cepas de algas. Cualquier gas que quede se convierte en aceite de pirólisis mediante procesos termoquímicos. Esta empresa no solo busca producir biocombustible, sino que también desea utilizar algas para una variedad de otros fines, como fertilizantes, aromatizantes alimentarios, antiinflamatorios y medicamentos contra el cáncer. [213]
Solazyme
Solazyme es una de las pocas empresas que cuenta con el apoyo de compañías petroleras como Chevron. Además, esta empresa también cuenta con el respaldo de Imperium Renewables, Blue Crest Capital Finance y The Roda Group. Solazyme ha desarrollado una forma de utilizar hasta el 80% de las algas secas como aceite. [214] Este proceso requiere que las algas crezcan en un recipiente de fermentación oscuro y sean alimentadas por sustratos de carbono dentro de su medio de crecimiento. El efecto es la producción de triglicéridos que son casi idénticos al aceite vegetal. Se dice que el método de producción de Solazyme produce más aceite que las algas cultivadas fotosintéticamente o hechas para producir etanol. Las refinerías de petróleo pueden tomar este aceite de algas y convertirlo en biodiesel, diesel renovable o combustibles para aviones.
Parte de las pruebas de Solazyme, en colaboración con Maersk Line y la Marina de los EE. UU., Colocaron 30 toneladas de combustible de algas Soladiesel (RD) en el buque portacontenedores de 300 metros y 98.000 toneladas Maersk Kalmar. Este combustible se usó en mezclas del 7% al 100% en un motor auxiliar en un viaje de un mes desde Bremerhaven, Alemania a Pipavav, India en diciembre de 2011. En julio de 2012, la Marina de los EE. UU. Usó 700 000 galones de biodiésel HRD76 en tres barcos del USS Nimitz "Green Strike Group" durante el ejercicio 2012 RIMPAC en Hawai. El Nimitz también utilizó 200 000 galones de biocombustible a reacción HRJ5. Las mezclas de biocombustible 50/50 fueron proporcionadas por Solazyme y Dynamic Fuels. [215] [216] [217]
Energía de zafiro
Sapphire Energy es líder en la industria de biocombustibles de algas respaldado por Wellcome Trust, Bill Gates 'Cascade Investment, Monsanto y otros grandes donantes. [218] Después de experimentar con la producción de varios combustibles de algas a partir de 2007, la compañía ahora se enfoca en producir lo que llama "crudo verde" a partir de algas en estanques con canales abiertos. Después de recibir más de $ 100 millones en fondos federales en 2012, Sapphire construyó la primera instalación comercial de demostración de combustible de algas en Nuevo México y ha producido biocombustible de forma continua desde la finalización de la instalación en ese año. [218] En 2013, Sapphire inició las ventas comerciales de biocombustible de algas a Tesoro , convirtiéndola en una de las primeras empresas, junto con Solazyme, en vender combustible de algas en el mercado. [19]
Diversified Technologies Inc.
Diversified Technologies Inc. ha creado una opción de pretratamiento pendiente de patente para reducir los costos de extracción de aceite de las algas. Esta tecnología, llamada tecnología de campo eléctrico pulsado (PEF), es un proceso de bajo costo y energía que aplica pulsos eléctricos de alto voltaje a una suspensión de algas. [219] Los pulsos eléctricos permiten que las paredes de las células de las algas se rompan fácilmente, aumentando la disponibilidad de todos los contenidos celulares (lípidos, proteínas y carbohidratos), permitiendo la separación en componentes específicos aguas abajo. Este método alternativo a la extracción intracelular ha demostrado la capacidad de integrarse en línea y ser escalable en conjuntos de alto rendimiento. El campo eléctrico de pulso somete a las algas a ráfagas cortas e intensas de radiación electromagnética en una cámara de tratamiento, electroporando las paredes celulares. La formación de agujeros en la pared de la celda permite que el contenido del interior fluya hacia la solución circundante para una mayor separación. La tecnología PEF solo requiere pulsos de 1 a 10 microsegundos, lo que permite un enfoque de alto rendimiento para la extracción de algas.
Los cálculos preliminares han demostrado que la utilización de la tecnología PEF solo representaría $ 0.10 por galón de biocombustible derivado de algas producido. En comparación, el secado convencional y las extracciones a base de solventes representan $ 1.75 por galón. Esta inconsistencia entre los costos se puede atribuir al hecho de que el secado de algas generalmente representa el 75% del proceso de extracción. [220] Aunque es una tecnología relativamente nueva, el PEF se ha utilizado con éxito tanto en procesos de descomtaminación de alimentos como en tratamientos de aguas residuales. [221]
Origin Oils Inc.
Origin Oils Inc. ha estado investigando un método llamado Helix Bioreactor, [222] alterando el sistema común de crecimiento de circuito cerrado. Este sistema utiliza luces de baja energía en un patrón helicoidal, lo que permite que cada célula de algas obtenga la cantidad de luz requerida. [223] La luz solar solo puede penetrar unas pocas pulgadas a través de las células de las algas, lo que convierte a la luz en un reactivo limitante en las granjas de algas en estanques abiertos. Cada elemento de iluminación en el biorreactor se modifica especialmente para emitir longitudes de onda de luz específicas, ya que un espectro completo de luz no es beneficioso para el crecimiento de algas. De hecho, la irradiación ultravioleta es realmente perjudicial ya que inhibe la fotosíntesis, la fotorreducción y el cambio de absorbancia luz-oscuridad de 520 nm de las algas. [224]
Este biorreactor también aborda otro tema clave en el crecimiento de células de algas; introducir CO 2 y nutrientes a las algas sin alterar o airear en exceso las algas. Origin Oils Inc. combate estos problemas mediante la creación de su tecnología Quantum Fracturing. Este proceso toma el CO 2 y otros nutrientes, los fractura a presiones extremadamente altas y luego entrega las burbujas del tamaño de una micra a las algas. Esto permite que los nutrientes se entreguen a una presión mucho más baja, manteniendo la integridad de las células. [223]
Proviron
Proviron es una empresa belga de microalgas que también opera en Estados Unidos. La empresa ha estado trabajando en un nuevo tipo de reactor (que utiliza placas planas) que reduce el coste del cultivo de algas. En AlgaePARC se están llevando a cabo investigaciones similares utilizando 4 sistemas de cultivo (1 sistema de estanque abierto y 3 tipos de sistemas cerrados). Según René Wijffels, los sistemas actuales aún no permiten la producción competitiva de combustible de algas. Sin embargo, utilizando nuevos sistemas (cerrados) y aumentando la producción, sería posible reducir los costes en 10 veces, hasta un precio de 0,4 € por kg de algas. [225] Actualmente, Proviron se centra principalmente en usos alternativos de cultivos de algas, como plásticos ecológicos, procesos de esterificación y procesos de descongelación. [226]
Genifuels
Genifuel Corporation tiene licencia para el proceso de extracción de combustible a alta temperatura / presión y ha estado trabajando con el equipo en el laboratorio desde 2008. La compañía tiene la intención de asociarse con algunos socios industriales para crear una planta piloto que utilice este proceso para producir biocombustible en cantidades industriales. [116] El proceso Genifuel combina licuefacción hidrotermal con gasificación hidrotermal catalítica en un reactor que funciona a 350 grados Celsius (662 grados Fahrenheit) y una presión de 20 684,2719 kPa (3 000 PSI). [227]
Qeshm Microalgae Biorefinery Co.
Qeshm Microalgae Biorefinery Co. (QMAB) es una empresa de biocombustibles con sede en Irán que opera únicamente en la isla iraní de Qeshm en el Estrecho de Ormuz. La planta piloto original de QMAB ha estado en funcionamiento desde 2009 y tiene una capacidad de 25.000 litros. [228] En 2014, QMAB lanzó BAYA Biofuel, un biocombustible derivado de las algas Nannochloropsis , y desde entonces ha especificado que su cepa única contiene hasta un 68% de lípidos por volumen de peso seco. [228] El desarrollo de la granja se centra principalmente en 2 fases, producción de productos nutracéuticos y petróleo crudo verde para producir biocombustible. El producto principal de su cultivo de microalgas es el petróleo crudo, que se puede fraccionar en los mismos tipos de combustibles y compuestos químicos. [229]
Ver también
- Fermentación de acetona-butanol-etanol - Proceso químico
- Ingeniería bioquímica
- Producción biológica de hidrógeno (algas)
- Neutralidad de carbono : tener emisiones netas de carbono cero
- Biosistemas de cultivo
- Cianotoxina : toxina producida por cianobacterias.
- Alianza Internacional de Energías Renovables
- Joule ilimitado
- Lista de productores de combustible de algas - artículo de la lista de Wikipedia
- Conversión de energía térmica oceánica : uso de la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales y profundas para hacer funcionar un motor térmico y proporcionar electricidad.
- Ficología : rama de la botánica que se ocupa del estudio de las algas.
- Fitoplancton : miembros autótrofos del ecosistema de plancton
- Índice de carbonato de sodio residual
- Asociación Escocesa de Ciencias Marinas - Sociedad y organización de investigación oceanográfica escocesa
- Sea6 Energy
- Despolimerización térmica
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Un informe sobre el uso comercial y la producción de aceite de algas
- Una mirada sobria a los biocombustibles a partir de algas (Revista Biodiesel)
- Publicaciones del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU.
- Estado actual y potencial para la producción de biocombustibles de algas